發動機排氣全解-上集 Everything you need to know about exhaust system

Hello大家好 我是小老虎 歡迎來到我的頻道 那麼今天來和大家聊一聊 汽車的排氣系統 排氣其實要比大家想象中的 更有學問一點 不管是從結構尺寸 性能作用 到各個部件的原理 隨便拿出一樣來 都足夠單獨講一期了 那麼再加上 大家關心的改裝問題 排氣可講的東西 真的是挺多的 那麼想要儘可能完整的 把排氣的體和用 都完整的展現給大家 這個視頻就會非常的長 所以我把排氣系統的講解 分了上中下三級 這裏是具體知識點的 大致的分佈 這三級 我也會連續更新出來的 大家可以根據自己的水平 快進或者是分次的來看 好 那麼咱們正式開始 發動機只要它燒汽油 那麼它就會產生廢氣 高溫高壓的廢氣 那是又燙又吵 而且還是有害的 那麼如果在發動機附近 就直接把排氣排掉的話 污染環境不說 還會把機艙的溫度搞得很高 影響發動機的效率 那麼車裏面的人 如果要是開了個窗 廢氣還可能飄到車裏面去 影響乘客的健康 所以幾乎所有合法上路的汽車 都會有一套這樣 長長的排氣系統 把廢氣一路引導到車尾 然後再排掉 那麼它在這一路上的作用 除了降低噪音 和淨化排氣中的有害物質以外 它還承擔着保證發動機 健康高效運行的任務 那麼具體我在後面會展開講 但是簡單一點來說的話 就是通過監測廢氣中的氧含量 來監測發動機內部的燃燒情況 並且根據檢測到的結果 對噴油量進行相應的調整 這就好像你去醫院做尿檢一樣 通過你的排泄物 來檢測你的身體情況 然後再對症下藥 那麼排氣的這幾個主要作用 就是這樣了 但是不同定位的車型 在排氣作用上面的測重點 是不一樣的 降低噪音 淨化廢氣 和優化發動機性能 這三點 一般最多隻能優先做到兩點 比如說家用車的話 肯定是優先做到降噪和淨化廢氣 那麼你就不要指望 在發動機的動力上 有什麼驚豔的表現 但如果你是賽車 那麼你的測重點 就會放在優化發動機的性能上 那代價當然就是噪音會比較大 廢氣也是淨化的不涉及 那麼很多朋友一提到排氣管 第一個感覺就是搞不懂 主要我分析是有兩個原因 一是排氣管 它有很多個部分組成 名字還叫法不一 比如說有叫什麼芭蕉 有叫氣管 還有叫什麼頭段中段 還有尾段 或者叫尾喉 總感覺跟黑話一樣 聽不懂 那麼這個問題就很好解決 我在後面會詳細的 排氣系統中 所有的主要零件 都會單獨拿出來 和大家掰開了 揉碎了說 第二個原因 我覺得大家搞不懂 主要是因爲發動機本身的類型 或者說是佈局的形式不同 那麼如果你對發動機這方面 不是很瞭解的話 你也可以先看一期我的節目 再說回來 那麼發動機的佈局 對排氣有什麼影響 那麼大家知道 發動機的配氣機構 都是位於這部分 缸蓋的部分 那麼它的一側是進氣 另外一側是排氣 除了極個別的例子 比如轉子發動機 其他幾乎所有的發動機 它都是這麼一個配氣的機構 那麼唯一存在變數的地方 就是直列發動機 它就只有一個缸蓋 而如果是V型發動機 比如V6 V8 它就會有兩個缸蓋 咱們先說直列的 不管你直列幾缸都適用 那麼直列發動機 如果你是橫置的話 也就是這樣橫着放 那麼你就有兩種選擇 一你可以把排氣管放在前面 進氣放在後面 相當於這一側是車頭 這一側是駕駛艙 那麼這一種方法 就叫做正置的發動機 當然你也可以把它反過來 把進氣的部分挪到前面 把排氣放到後面 那麼這一種就叫反置的發動機 兩種方法都可以不影響 如果看這一張側面的圖的話 其實就是這一側進氣 這一側排氣 你把它對調一下 也沒什麼大不了 但是這兩種方法 的確會對排氣的性質 有一點小小的影響 先說這種正置發動機的排氣 那麼排氣側 由於是在前方 它就會離座艙更遠 那麼在同等隔音條件下 車內聽到的排氣噪音 就會相對更小一點 再加上我排氣管 因爲是在前面 我要繞到車尾的話 就需要從下面繞過一個彎 多繞一個彎 需要走更遠的距離 才能到達車尾 這就意味着 我排氣管中的回壓會更高一點 這一點對發動機的低扭 處理更有好處 那麼關於回壓和低扭高扭的關係 咱們稍後就會講到 在這裏先簡單提一下 那麼這是正置發動機 排氣佈局的優勢 但是它也有缺點 首先你排氣管 擋在了發動機的前面 車頭吹進來的涼風 就要先經過滾燙的排氣管 涼風就變成熱風了 然後再吹到發動機上面 那麼這就影響了發動機的散熱 其次我這一個排氣管 必須要從發動機下方繞過去 這麼一個佈局 一是比較複雜 那麼在咱們用車後期 需要拆裝維修的時候 可能相對就麻煩一點 更主要的一點 就是排氣管 需要緊貼着下方的油底殼穿過 那麼多多少少還是會影響到 發動機的散熱效率 而把排氣側放到後面去 咱們對調一下的 這種反制發動機就不一樣了 佈局的整體結構 更像是一種順勢而爲了 你這個管路的彎彎繞繞就更少了 距離也減短了 這樣的話排氣自然就更加順暢 回壓也就會更小 那麼這種情況下 是更有利於發動機的 高轉速區間的動力輸出 也就是高扭的輸出 另外如果排氣跑到後面去的話 這就意味着進氣 將會被搬到前面來 那麼進氣不像排氣 它是不燙的 不僅不會影響發動機的散熱 進氣管路還可以被新鮮的 涼空氣冷卻 這對發動機的動力就又有好處了 因爲進氣的溫度是越低越好的 氣體的溫度越低 密度就越大 那麼密度越大 發動機吸入同體積的空氣中 就會含有越多的氧分子 有了更多的氧分子 發動機才更有利 對不對 但是它也有缺點 排氣佈置在後方的話 就需要廠家在隔音材料上 需要花更多的成本 那麼這個就是直列發動機 橫置的這麼一個情況 如果發動機給它縱置的話 就沒有那麼多講究了 你排氣就不存在放前放後的問題 只會說是放在左邊 還是放在右邊 那麼區別就不大 那麼和橫置的情況不同的是 它排氣在離開這一個鋼蓋以後 會有一個90度的彎向後延伸 如果把它拆下來的話 大家看到就是這種樣子 然後再說說V型發動機 那麼它不管是橫置還是縱置 都是有這樣的 兩個鋼蓋並排着 那麼大多數V型發動機 它的排氣都是佈置在兩個鋼蓋的外側 在順着發動機的底部 或者是後部 匯合之後 再通向車尾 這樣佈局簡單合理 進氣吸管不需要分開了 直接佈置在兩個鋼蓋的內側 也就是中間 那麼不過也有例外 一部分帶渦輪的這種V型發動機 它會把排氣佈置在兩個鋼中間 那麼這樣做 雖然你進氣的佈局 就要會變得複雜很多 而且容易增加機艙的溫度 因爲你現在排氣管 相當於是位於 整個發動機艙的最中心的位置 但是因爲我排氣 不需要從發動機的外側 從兩個鋼蓋的外側先出來 再匯合 那麼這樣子的話 我渦輪就可以佈置在 離發動機更近的地方 大家要知道 發動機和渦輪之間 這一段排氣管的距離 它越短 我渦輪的響應也就越快 那麼這種設計 也算是一個典型的 側重於性能的設計方案 所以這一種排氣管 放在中間的 V型發動機的佈局設計 在高端的運動車型上 是比較常見的 最後再給大家說一個 比較特別的例子 那就是水平對峙發動機 因爲它的鋼蓋 大家看它是躺着的 平躺的 那麼你進氣側和排氣側 它就不是這種左右的關係 它躺下來以後 它就是一上一下的關係了 那麼最合理的設計 當然就是上面進氣 下面排氣 然後廢氣 正好從下面 順勢排到車尾就結束了 所以大家看到的 斯巴魯的排氣氣管 都是這個樣子的 是完全在發動機底下的 當然我這裏說的 都是把發動機 放在車頭的情況 有一些超跑 把發動機放在中間 或者放在後備箱 我就不展開說了 總之他們的排氣管 基本上都會像麻花一樣 糾結在一起 主要原因還是因爲 它機艙的空間太小 離車尾距離又太近 排氣管完全撐不開 好 那麼大的框架大家有了 咱們現在就展開講一講 排氣中具體的每一個部分 咱們按照順序來 那麼第一個 當然就是排氣氣管 因爲它長得像 也有叫它叫芭蕉的 那麼平時咱們常說的排氣頭段 也就是它 因爲從發動機一出來 第一個就是它 所以它叫頭段 它是整個排氣系統的起點 那麼這裏給大家看到的 就是一個典型的 最常見的 直列四缸發動機的排氣氣管 四根獨立的管道 直接和發動機 是通過螺栓螺帽硬連接的 那麼它的主要作用 就是把這四個管道的尾氣 從四個缸裏接出來以後 給它匯合到一起 然後再一併向後排出 那麼排氣氣管 主要有三個不同的類型 首先是內置式 也有叫做集成式的 也就是把氣管的部分 內置到缸蓋中去 在缸蓋的排氣側 直接就是看到 這樣一個大大的 一個單個的洞 氣管的部分 在這裏面 實際上已經匯合完畢了 那麼這種內置的排氣氣管 還是很有優勢的 節省空間不說了 對於渦輪車來說的話 內置氣管 還可以實現 把渦輪安裝到離發動機 再進一步的地方 你排氣一出發動機 不再需要經過長長的氣管 就可以直接吹到渦輪 那麼剛纔也說過了 這對渦輪的響應 起壓 都是很有幫助的 另外 把排氣管 內置到缸蓋裏面去的話 那麼在缸蓋中流動的冷卻液 也就是我這邊畫的藍色的部分 它本來是用來冷卻發動機本身的 那麼它現在就可以接觸到 內置的滾燙的排氣吸管了 它就可以從排氣吸管上 吸收熱量 那麼這樣的話 在冷車的時候 就可以讓咱們的發動機 能夠更快的升高 達到工作溫度 那麼要知道發動機的效率 在冷車的時候 是最低的 那麼誰熱車熱得快 誰的效率就更高 再看第二種排氣氣管 也就是最常見的 由4根單獨的管道 直接變成一根的 這種4-1結構的排氣氣管 再然後第三種 就是這一種 大家看 兩根管子 我先在這邊匯合一下 匯合爲一組 這兩根管子 也在後面匯合成一組 然後兩組再一次 在後方進行第二次的匯合 也就是這種4-2-1的 結構的排氣氣管 那麼這兩種排氣氣管 也是各有特點 4-1結構 因爲它的連接點更少 所以製造成本就相對更低一點 而且因爲它結構簡單 整體也不會佔太大的地方 而這一個4-2-1結構的排氣氣管 明顯看出 它的造價就會更高一點 整體的尺寸也更佔地方 但這其實都是其次的 最重要的 它們兩個之間的區別 在於 4-1結構的排氣氣管 對發動機提高峯值扭矩更有利 而這一個4-2-1結構 對於發動機的整體扭矩的提高 更有利 那麼這個區別怎麼理解 我就拿WRX和STI的例子來舉例 大家知道 STI它的峯值扭矩很高 有393牛米 在4000轉的時候可以達到 而WRX是比它低一個等級的 對不對 它的扭矩就沒有那麼高 只有350牛米 但是這350牛米 它在2000到5200轉之間 都可以達到這個輸出 那麼我們說 STI就是屬於峯值扭矩更好 WRX就是屬於整體的扭矩更好 打個不恰當的比方的話 STI就好比射擊 最好成績是10環 但只有一槍是10環 剩下的都是什麼3環5環 而WRX它的最好成績 可能不如STI只有7環 但是問題是它槍槍都是7環 所以最後如果比總成績的話 還真得要看看 到底是比幾槍 誰輸誰贏還不一定 那麼說爲什麼這兩種管路的結構 會對扭力的輸出 有這樣的不同的影響 那麼大家咱們來看這邊 發動機大家都知道 有4個衝程 但是這個4個衝程 它並不是說一直是在排氣的 每一個缸 它只有在排氣衝程的時候 纔會有廢氣被排出 那麼在其他的時候 它這個排氣的氣門是關閉的 沒有氣體出去 所以對於每一根氣管來說 這裏面的氣體 它是撲撲撲一股一股 獨立的排出來的 就像這種脈衝波一樣 那麼當廢氣從一個小直徑的管道 突然進入一個大直徑的管道的時候 這個氣體就會一下子給它膨脹開 因爲它直徑突然一下變大了 那麼在後面的這一個小直徑的管路中 它就會產生一個負壓 或者說是產生一個真空 而我們就可以利用小管路當中 形成的真空 把下一波廢氣給它吸出來 那麼真空的值如果越大 那麼在這之後排出來的廢氣 就被往外吸的越狠 那麼這就意味着 我排氣的效率就越高 因爲大家想 我這個發動機的廢氣 不僅有活塞把它往外推 還有真空在排氣管裏面 把它往外吸 那麼排氣的效率就提高了 那麼發動機的呼吸就更加順暢了 那麼動力的提升 也當然就是自然而然的了 那麼關鍵的地方就在這裏 我小直徑變成大直徑 這個直徑的差越大 我產生的真空就越大 那麼在這種情況下 也就是4E結構 4根管給它匯合到一起 你想想看這一根管肯定小不了 這根管的尺寸肯定會比較大 那麼工程師就可以利用直徑差 再結合計算這個吸管具體的長度 就可以在某一個想要的轉速區間 一下子可以獲得非常大的真空的負壓 從而最大幅度的提高排氣的效率 那麼反映到動力的輸出上 就是峯值的扭矩會比較高 而我們這邊421結構的排氣吸管 它首先是二合一 那麼明顯這一邊大管的直徑 就要比4E結構大管的直徑要小很多 那麼我每一股廢氣所產生的真空負壓 就沒有這種結構的來的大 但是它的優勢是在這之後 這兩根大管 還有第二次由小變大的 這麼一個匯合在這邊 那麼廢氣在這第二個節點 就還能再產生一次真空負壓 繼續給缸內的排氣給它往外吸 雖然它一下子的吸力沒有那麼大 但是它吸的時間長 那麼它對發動機的幫助 就是咱們之前所說的 對發動機的扭矩 有一個整體的提高 這就是爲什麼 這兩種不同結構的氣管形式 會對發動機的扭力輸出 有不同影響的原因了 好 那麼排氣氣管 不同的結構咱們搞清楚了 還會有朋友會問 我聽說排氣氣管 它這個長度的設計也是有講究的 分什麼等長非等長 聽說斯巴魯發動機排氣的 著名的主水深 就是由非等長氣管造成的 這又是個什麼說法呢 大家不着急 這些我都將會在終極中 來和大家分享 那麼今天我先只講到這裏 再講的話 有的朋友估計就要睡着了 那麼如果你喜歡我的視頻 記得給我點一個關注 點一個贊 我是小老虎 那麼咱們下次再見 拜拜